Натриевые лампы: конструкция, принцип работы, виды, применение

Их популярность объясняется тем, что они обладают самой высокой светоотдачей по сравнению с другими газоразрядными лампами. Кроме того, они потребляют мало электричества и способны работать при низкой температуре.  Однако эти устройства имеют и недостатки.

Чтобы правильно выбрать лампу ДНаТ, нужно знать, какие виды устройств существуют, какими характеристиками они обладают, и где их можно применять. Кроме того, данный осветительный элемент имеет свои особенности подключения.

Лампа ДНаТ: что это такое и как расшифровывается

Лампа ДНаТ – это источник света, наполненный парами натрия и ртути. На вид это лампочка в виде трубки с резьбовым цоколем. Корпус осветительного прибора изготовлен из термически стойкого стекла.

При запуске устройства образуется дуговой разряд внутри трубки. После этого они излучают яркий световой поток оранжевого оттенка.

Важно! Для подключения ДНаТ необходимо приобрести специальное зажигающее устройство и дроссель. Дополнить комплект можно конденсатором. Без первых двух приборов запустить лампу не удастся.

Натриевые лампы ДНаТ бывают разных мощностей – от 70 до 400 Вт. Этот параметр нужно учитывать при выборе светильника и комплекта для подключения осветительного элемента.

Расшифровка ДНАТ – лампа дуговая натриевая трубчатая.

Принцип работы

Натриевые лампы ДНаТ имеют простую конструкцию, поэтому их принцип работы тоже несложный. Как уже упоминалось, для функционирования им необходимо ИЗУ (зажигающее устройство) и электронный балласт (дроссель). После включения лампы зажигающий прибор генерирует импульсы с напряжением в лампочку. Тогда в парах натрия образуется электронный заряд в виде дуги. После этого источник света излучает желто-оранжевый свет. Однако сразу после запуска лампа работает слабо, так как горелке нужно время на разогрев. Примерно через 5 – 10 минут свет становится ярким.

Для бесперебойной работы ДНаТ нужен электронный балласт. Этот прибор поддерживает стабильное напряжение.

Современные производители выпускают ДНаТ, конструкция которых немного отличается. В новые лампы уже встроен зажигающий прибор.

Устройство

Строение ДНаТ:

1. Наружный корпус из термостойкого прочного стекла.
2. Разрядная трубка, в которой образуется дуга.
3. Электроды.
4. Керамическая заглушка.
5. Штенгель из ниобия, который сообщается с внутренней полостью горелки.
6. Бариевый штенгель, который поглощает газ.
7. Винтовой цоколь.

Внутри колбы размещена горелка, по краям которой находятся электродные элементы. Окись алюминия, из которого выполнена разрядная трубка, делает ее устойчивой к парам натрия. Она пропускает около 90% света.

Внутри корпуса размещены прокладки, которые не пропускают воздух в нее. Температура в горелке может достигать около 1300°, если в нее попадет кислород, то лампочка может треснуть или взорваться. Именно от этого защищают ее прокладки, сохраняя вакуум внутри колбы.

Сфера применения

Сферы применения ламп ДНаТ:

1. Системы освещения для больших территорий, широких улиц, шоссе, автомобильных магистралей.
2. Фоновое освещение в туннелях, спортивных комплексах, аэропортах, железнодорожных вокзалах.
3. Подсветка памятников и других архитектурных сооружений.
4. Освещение цехов, складов, где уровень цветопередачи неважен.
5. Искусственное освещение в питомниках для растений, теплицах, цветниках.

Системы освещения с использованием натриевых источников света показывают качественную работу, устойчивость к погодным условиям и высокую энергоэффективность.

  Как можно расположить светильники на натяжном потолке

При выборе осветительного элемента, нужно четко понимать, какую функцию он будет выполнять. Ведь нужно подобрать устройство с подходящей мощностью.

Для теплиц и оранжерей можно использовать лампы от 70 до 400Вт. В идеале натриевая лампа для растений должна иметь мощность 150 – 250Вт. Искусственное освещение повышает темпы роста и урожайность овощей, ягод, цветов и т. д.

С определенным ограничением для растений можно использовать лампочки на 400Вт. В таком случае осветительную аппаратуру нужно размещать на расстоянии 50 см от объекта. Использовать устройства с более высокой мощность запрещено, так как они просто сожгут растение.

В уличные фонари обычно устанавливают ДНаТ на 70 – 150Вт. При этом для осветительных устройств нужно подбирать элементы с такой же мощностью. Например, для светильников 150Вт подойдет лампочка с таким же значением.

Внимание! При использовании ДНаТ на улице, выбирайте лампу с защитой корпуса от повышенной влажности с маркировкой IP65.

В домашние светильники не рекомендуется устанавливать натриевые лампы даже с малой мощностью. Они плохо влияют на зрительный аппарат человека.

Особенности подключения

В первую очередь нужно подготовить комплект, в который входит сама лампочка, дроссель, ИЗУ и желательно конденсатор. Схема подключения натриевой лампы обычно изображена на корпусе балласта или зажигающего устройства.

Для подключения лампочки используют двух- или трехконтактный зажигающий прибор. На фото выше показана схема подключения лампы ДНаТ с ИЗУ, которое имеет 3 вывода.

На картинке выше показано, как подключить лампу ДНаТ с применением зажигающего устройства с двумя выводами и с конденсатором.

Конденсаторное устройство в комплекте уменьшает нагрузку на проводку. То есть, кабеля будут греться меньше.

Подключается ДНаТ с трехконтактным ИЗУ по такому плану:

1. Сначала с помощью мультиметра проверяется изоляция балласта и конденсатора. Перед прозвонкой прибор нужно переключить на максимальное сопротивление. Это необходимо, чтобы проверить, не проходит ли ток на корпус.
2. Собирается комплект в компактном двухфазном щитке. Для лампочки на 400Вт подойдет автомат мощностью 5А. Он позволяет включать/выключать светильник и защищает детали от повреждения.
3. Из щитка выведите 2 провода с отрицательным зарядом: один подсоедините к лампе, а второй – клемме «N» на ИЗУ. Балласт устанавливают в разрыв фазной, а не нулевой жилы, которая идет к лампе.
4. Расключите фазный кабель. Одну жилу с автомата вставьте во входящий контакт балласта. А кабель из выходящего контакта подключите к зажиму «В» на зажигающем устройстве.
5. Средний провод «LP» от ИЗУ проведите к патрону лампочки.

После подключения можно проверить лампочки на работоспособность.

Если у вас зажигающее устройство с 2-мя выводами, то подключайте их параллельно ДНаТ. Для этого после дросселя заведите в ИЗУ фазную жилу, а ко второй клемме подключите нейтральную. Ее можно протянуть даже от патрона.

Двухконтактные зажигающие приборы не рекомендуется применять для мощных ДНаТ, так как во время запуска напряжение поступает не только на лампочку, но и на балласт. Из-за этого изоляция дросселя может повредиться. ИЗУ безопасно при подключении маломощных источников света, для запуска которых нужно не больше 2 киловольт.

Конденсаторное устройство подключается параллельно всей цепи. Для этого одну жилу заводят на фазный выход автомата, а второй на нулевой. Потом протяните провод и расключить его на патроне.

Достоинства и недостатки

К положительным свойствам натриевых источников света относят их высокую светоотдачу, длительный срок службы, малое потребление энергии. Кроме того, они имеют высокий коэффициент полезного действия и устойчивы к перепадам температуры.

Однако ДНаТ требуют времени для запуска (5 – 10 минут), они имеют слабую цветопередачу, искажают цвета, чего не скажешь про светодиод. К минусам осветительного элемента можно отнести частое мерцание лампы, которое приводит к переутомлению глаз.

Подробнее о достоинствах и недостатках ламп ДНаТ будет рассказано далее.

Плюсы

1. Натриевые источники света излучают мощный световой поток (до 160Лм/Вт для ламп с высоким давлением, примерно 200 Лм/Вт для модулей с низким давлением). Эти показатели выше, чем у других видов натриевых устройств и лед-ламп.
2. Длительный ресурс эксплуатации – от 10000 до 30000 часов. При этом качество освещения не снижается.
3. ДНаТ потребляют минимальное количество электроэнергии, чему не могут не радоваться потребители. По этому показателю ДНаТ опережают ДРЛ.
4. Источники света корректно работают при температуре от -60 до +40. Светильник запускается даже при низкой температуре.
5. КПД лампы ДНаТ достигает 30%.

В зависимости от уровня внутреннего давления насыщенных паров натрия выделяют ДНаТ с высоким и низким давлением. Первые демонстрируют более высокие показатели, а вторые – низкие.

Натриевая лампа низкого давления (НЛНД) обладает всеми вышеописанными преимуществами. Ее применяют только для фонового освещения улиц, так как она выделяет едкий оранжевый цвет.

Натриевая лампа высокого давления (НЛВД) имеют более качественную цветопередачу, что позволяет устанавливать ее в спортивных залах, производственных помещениях. Кроме того, осветительный элемент обладает высокой светоотдачей при минимальном напряжении и длительным сроком эксплуатации. Запускаются натриевые лампы высокого давления быстрее, чем НЛНД.

Минусы

1. Низкая цветопередача, особенно у модулей низкого давления. Они искажают цвета, что не позволяет их использовать в жилых помещениях.
2. Температурное ограничение. Несмотря на заявленные производителем характеристики, рабочая температура ДНаТ находится в пределах от -20 до +30°. При нарушении этого условия прибор быстрее выйдет из строя и уменьшится светоотдача.
3. Чувствительность к перепадам электричества. Такие лампочки рекомендуется применять в сетях со стабильным напряжением. Хотя исправить этот недостаток может качественный дроссель.
4. Длительное время включения. После запуска лампочка горит слабо, максимальная светоотдача наблюдается через 5 – 10 минут.
5. Сильные пульсации тока (до 50Гц). По этой причине устройство не рекомендуется использовать для освещения домов и производственных помещений. Частое мерцание утомляет глаза.

Лампы ДНаТ содержат токсичную ртуть, поэтому утилизировать их нужно особым способом. Вышедший из строя прибор нужно отнести в специальные организации, которые занимаются опасными отходами.

Другие виды натриевых газоразрядных ламп

1. ДНаЗ (дуговые натриевые зеркальные). Изнутри прибор покрыт зеркальной алюминиевой пленкой, которая отражает свет и защищает горелку от перегрева. Колба имеет эллиптическую форму, оснащена резьбовым цоколем. Такие устройства широко применяются в сельском хозяйстве. Их применяют для освещения растений в теплицах.
2. ДНаС (дуговая натриевая спектральная). Изнутри лампа имеет светорассеивающее покрытие. Этим источником света заменяют токсичные газоразрядные ртутные лампы. Их часто устанавливают в светильники в лабораториях, медицинских учреждениях и т. д.
3. ДНаМТ (дуговая натриевая матовое стекло). Эти источники света имеют эллиптическую форму, матовое покрытие на корпусе, чтобы создать мягкий рассеянный свет. Остальные характеристики такие же, как у ДНаТ.

Размер цоколя зависит от мощности натриевых устройств. Для лампочек около 70Вт используют держатель Е27, а для изделий от 100Вт – Е40.

Основные выводы

Лампы ДНаТ – это экономные, долговечные источники света, которые обладают высокой светоотдачей.

Однако из-за сильной пульсации света и слабой цветопередачи их не рекомендуется применять для освещения жилых или производственных помещений. Зато ДНаТ с успехом используются на улице, в теплицах, спортивных комплексах и т. д.

• Для подключения устройства нужно приобрести ИЗУ, дроссель и конденсатор.
• Эти приборы запускают лампочку, стабилизируют ток, снимают нагрузку с проводов.
• При выборе ДНаТ нужно четко определить его задачи, изучить характеристики, чтобы подобрать наиболее подходящий осветительный прибор.

ПредыдущаяСледующая

Источник: https://svetilnik.info/lampy-i-svetilniki/lampa-dnat-chto-eto.html

Натриевые лампы высокого и низкого давления

Натриевая лампа (НЛ) – это источник света, в котором рабочим веществом, генерирующим свет, являются пары натрия (Na), щелочного металла, вещества с атомным номером 11 в таблице Д. И. Менделеева. Излучение возникает в результате газового разряда, который получают, применяя высокое напряжение к электродам.

При достижении напряжения пробоя возникает поток электронов, передающих энергию атомам натрия. Полученная энергия генерирует переходы между спектральными уровнями атома, которые излучают кванты в видимой части спектра (оранжево-желтого цвета, D-линии с длинами волн 589 нм и 589,6 нм).

Получаемое излучение можно считать почти монохроматическим.

Основное отличие этого класса газоразрядных ламп от люминесцентных, также использующих пары металла (ртути), состоит в том, что источником света являются непосредственно атомы металла, а не опосредованный механизм возбуждения переходов в атомах люминофора за счет люминесценции. Натриевые светильники имеют ряд неоспоримых достоинств, позволяющих им конкурировать на рынке светотехники.

Типы натриевых ламп

В зависимости от рабочего значения давления паров натрия, выпускаются лампы двух видов источников света: натриевые лампы низкого давления (НЛНД) и натриевые лампы высокого давления (НЛВД). Первоначально был освоен выпуск НЛНД. В 30-х годах прошлого столетия эти лампы стали широко применяться в Европе.

Излучение этой лампы считается самым комфортным по воздействию на зрение человека, поскольку свечение наиболее близко к натуральному освещению.

Рабочее давление в НЛНД составляет 0,2 Па и достигается при температуре жидкой фазы натрия 270–300 °С. При этих значениях генерируется излучение с длиной волны 589 нм (первый максимум D-линии).

Внутренняя колба лампы изготавливается из боросиликатного стекла, устойчивого к агрессивному воздействию паров натрия.

Натриевая лампа низкого давления

Максимальная светоотдача получается при давлении паров натрия порядка 10 кПа и температурах 650–750 °С. Такие значения обеспечивают работу лампы высокого давления (НЛВД).

При этом основной вклад в световой поток дает D-линия с длиной волны 589,6 нм. Помимо натрия добавляются пары ртути (амальгама натрия) и инертный газ ксенон (Xe), что позволяет снизить напряжение розжига до 2–4 кВ.

Производятся также НЛВД без добавления ртути, обеспечивающие требования экологической безопасности.

Несмотря на то, что принцип работы лампы был понятен, производство НЛВД началось гораздо позже, в 60-х годах 20-го века.

Только после разработки технологии получения специального светопропускающего материала для газоразрядной трубки, способного сохранять работоспособность при воздействии паров натрия и 1 300–1 400 °С, удалось наладить широкомасштабный выпуск НЛВД. В качестве материала, имеющего вышеуказанные свойства, послужила поликристаллическая окись алюминия Al2O3.

Конструкция натриевой лампы высокого давления, где:

• 1 – внешняя колба;
• 2 – цоколь;
• 3 – металлические контактные пластины;
• 4 – горелка;
• 5 – электроды;
• 6 – инертный газ (Ar, Xe);
• 7 – амальгама натрия;
• 8 – ниобиевый ввод;
• 9 – соединительные провода;
• 10 – пластины из молибдена;
• 11 – геттеры (газопоглотители).

Трубка из окиси алюминия с размещенными внутри нее токовводами располагается внутри дополнительной, защитной колбы из стекла с повышенной термостойкостью. Внутренность защитной колбы откачивается (вакуумируется) и подвергается отжигу (дегазируется) для удаления ненужных примесей.

Эта процедура обеспечивает рабочий температурный режим лампы и защищает токовые вводы из ниобия от воздействия посторонних примесей. В горелке НЛВД находятся инертный газ или смесь (Ne, Ar) и амальгама натрия (сплав натрия и ртути). Лампы дают оранжевый или желтый свет.

Цветопередача этих ламп лучше, чем у НЛНД при меньшей светоотдаче (до 150 лм/Вт).

Пускорегулирующая аппаратура (ПРА) для НЛВД

Для запуска натриевых ламп применяются специальные ПРА, позволяющие зажечь разряд (дугу) в лампе и ограничить лавинообразное нарастание тока, которое может привести к выходу работающей лампы из строя.

По аналогии с люминесцентными лампами применяются ПРА двух видов: электромагнитные (ЭмПРА) и электронные (ЭПРА). Кроме этого иногда требуется применение импульсного зажигающего устройства (ИЗУ).

Время запуска составляет 3–5 минут, а выход на полную мощность достигается в течение 10 минут. ПРА состоит из:

• индуктивного дросселя, который служит для ограничения тока электрической дуги;
• ИЗУ, необходимость которого обусловлена созданием в момент включения напряжения в несколько киловольт для поджига. Это устройство аналогично стартеру в люминесцентных лампах;
• фазокомпенсирующего конденсатора, позволяющего снизить нагрузку и уменьшить риски перегорания проводки.

Подключение натриевой лампы

Преимущества и недостатки натриевых газоразрядных ламп

Преимущества:

• высокая светоотдача: для НЛВД – 150 лм/Вт, для НЛНД – 200 лм/Вт. Такие значения позволяют этим лампам оставаться лидером по показателю эффективности среди электрических источников света;
• большой срок службы – до 28 000 часов;
• устойчивость параметров эффективности во время всего срока эксплуатации;
• комфортный для человеческих глаз цвет излучения;
• широкий диапазон рабочих температур – от –60 °С до +40 °С.

Недостатки:

• инерционность при включении может достигать 10 мин;
• наличие ртути;
• взрывоопасность, т. к. при контакте натрия с воздухом возможно возгорание;
• сложность подключения и обслуживания ПРА, который характеризуется большими габаритами и потерями (до 60% от потребляемой мощности);
• плохие цветопередающие свойства (коэффициент порядка 25);
• повышенная пульсация светового потока с частотой сети 50 Гц;
• большое напряжение зажигания и еще большее – при перезапуске;
• постепенный рост потребляемой мощности в течение эксплуатации – до 40% относительно первоначального значения.

Сферы применения

• внешняя подсветка больших открытых пространств, улиц, загородных магистралей;
• освещение туннелей, спортивных сооружений, строительных, контейнерных площадок;
• освещение вокзалов и аэропортов, где пребывание людей кратковременно;
• подсветка архитектурных сооружений;
• освещение складских и производственных помещений, для которых нет необходимости обеспечения высоких показателей по цветопередаче;
• использование в автомобильных фарах для улучшения видимости в тумане и при снегопаде;
• НЛВД применяются в растениеводстве для круглогодичного освещения растений, что значительно повышает темпы роста и урожайность.

Уличное освещение натриевыми лампами

Применение натриевых ламп в растениеводстве. Для освещения растений в теплицах, цветниках и оранжереях чаще всего применяются натриевые лампы. Спектральный состав света, создаваемого газовым разрядом в парах натрия, оптимально подходит для выращивания плодоносящих растений. Лучшим выбором является версия натриевой лампы высокого давления марки ДНаТ (дуговая натриевая лампа). Многочисленные исследования показали, что для продуктивного роста растений необходима освещенность с длинами волн 470–670 нм. В спектральном составе НЛВД имеются такие пики.

Спектральный состав лампы ДНаТ 400

Лампы ДНаТ имеют очень высокую светоотдачу: при мощности ламп 400–600 Вт светоотдача достигает значений в 140 лм/Вт.

В продаже имеются лампы мощностью от 75 до 1 000 Вт. Для растениеводства достаточно ламп от 75 до 400 Вт. При большей мощности будет происходить перегрев листьев. Конструкция светильников для ламп ДНаТ должна обеспечивать защиту от загрязнения и попадания воды.

Для предотвращения перегрева лампы необходимо предусмотреть возможность свободной циркуляция воздуха для отвода тепла. Следует отметить, что на эффективность системы освещения влияет правильно подобранный рефлектор (отражатель).

Наилучшие показатели КПД по отражению у светильников, отражающая поверхность которых имеет форму параболы.

Выпуску дуговых ламп для целей растениеводства уделяют серьезное внимание компании-гиганты светотехнического рынка: Osram, Sylvania, Philips. Их изделия адаптированы для растениеводческих целей, они обеспечивают оптимальные спектральные характеристики и повышенный (по сравнению с обычными ДНаТ) на 7–10% световой поток.

Применение НЛВД особенно эффективно при выращивании таких светолюбивых растений, как томаты и перцы. Достаточно просто подключить лампу ДНаТ, чтобы убедиться в быстром увеличении объема лиственной массы, активном цветении и образовании большого количества плодов и цветов.

Применение натриевых ламп в теплицах
Пример использования натриевых ламп в теплицах

Источник: https://LampaGid.ru/osveshchenie/ulichnoe/natrievye-svetilniki

Натриевые лампы: принцип действия

Одним из осветительных приборов, используемых в системе освещения и нашедших широкое применение, являются натриевые лампы. Пары натрия размещаются внутри стеклянной колбы под низким давлением.

Под действием электрического разряда, создается свечение ярко-желтого цвета, длина волны которого составляет 590 нм. Благодаря этому, натриевые лампочки обладают очень высокой световой отдачей. Максимальный эффект удалось получить после изобретения натриевых ламп с высоким давлением.

Их принцип действия напоминает металлогалогеновые лампы, а натрий используется, как светоизлучающая добавка.

Действие натриевых ламп

Горелки для натриевых ламп изготавливаются не из кварца, а из поликристаллической окиси алюминия, представляющей собой тонкостенную трубку, диаметром 5-9 мм. Такая конструкция связана с высокой химической активностью натрия и высокой температурой в разряде.

Вводы для тока представляют собой колпачки или диски, которые герметично впаиваются внутрь тонкостенных трубок. Сами электроды изготавливаются из вольфрама, активированного торием. Вся конструкция горелки во внутреннем пространстве колбы, где создан сильный вакуум. В колбу закачивается инертный газ в виде аргона или ксенона, а также, в небольшом количестве вводится сплав натрия и ртути.

В процессе работы лампы, стенки ее горелки нагреваются из-за воздействия тока разряда. При этом, происходит испарение натрия и ртути, давление их паров начинает расти, в результате чего, возникает свечение яркого желтого света. Трубочка-горелка практически без потерь пропускает свет через стекло, из-за чего и получается высокая светоотдача.

Где применяются натриевые лампы

При очень высокой световой отдаче, качество цветовой передачи натриевых лампочек находится на низком уровне. Это обстоятельство и определило их применение для освещения улиц и прочих площадей открытого типа. Натриевые лампочки все шире используются для освещения отдельных видов производственных помещений, где отсутствуют жесткие требования к цветовой передаче.

Данные виды ламп дают хороший эффект в освещении дорожного полотна, поскольку желтый свет хорошо различается водителями. Они имеют высокую термическую и химическую стойкость, позволяющую увеличить срок эксплуатации до 28,5 тысяч часов.

Кроме низкой цветовой передачи, натриевые лампы имеют недостаток в световом потоке с большой глубиной пульсаций. В течение всего срока эксплуатации, напряжение в лампочке начинает возрастать через каждые 1000 часов, приблизительно на два вольта. В результате, лампы в конце своей работы, просто перестают зажигаться.

Источник: https://electric-220.ru/news/natrievye_lampy/2015-01-13-800

Натриевые лампы

Натриевые лампы – осветительные устройства, использующие в качестве рабочего вещества металлические пары. В отличие от двух прочих классов разрядных приборов. К примеру, ртутные лампы используют разряд в газах, выделяют семейство осветительных приспособлений, где рабочим веществом становятся соединения металлов.

Ключевые особенности разрядных натриевых ламп

Считается, что натриевые лампочки обладают самой большой светоотдачей, что предполагает наличие внушительного КПД. Изделия характеризуются, помимо прочего, долгим сроком службы.

В период эксплуатации светоотдача снижается незначительно. Рабочие параметры (ламп высокого давления) мало зависят от температуры окружающей среды (перегрев исключается правильно реализованной конструкцией).

Натриевые лампочки востребованы для освещения улиц. Присутствуют серьёзные недостатки:

1. Не слишком достоверная цветопередача (значения коэффициента – 25). Это долго считалось основным ограничением для применения разрядных ламп в быту. Крайне плохо выглядит при подобном освещении человеческая кожа.
2. Разряду в парах натрия присуща глубокая пульсация, что приводит к быстрому утомлению зрения. Эффект мерцания вреден для нервной системы и ряда аспектов человеческого здоровья. Упомянутое явление объясняется полной безынерционностью дуги в парах натрия – свечение повторяет закон приложенного напряжения (в сети обычно синусоида частоты 50 Гц).
3. По мере расходования ресурса жизни потребляемая мощность натриевой лампы постепенно растёт и повышается на 40% относительно первоначальной.
4. Пускорегулирующий аппарат натриевых ламп громоздкий (занимает много места) и характеризуется большими потерями (до 60% от полной расходуемой энергии).
5. Наличие пускового дросселя предопределяет низкий коэффициент передачи мощности (до 0,35). Что требует наличия солидного блока компенсирующих конденсаторов для устранения реактивной части.

Осветительное устройство

Перечисленное объясняет применение натриевых лампочек преимущественно для ночного освещения, в особенности, нежилых объектов: цехов, складов, железнодорожных станций. Дополнительно – для хранилищ, дорожных магистралей, архитектурных сооружений.

Жёлтый свет натриевой лампы низкого давления позволяет человеку различать детали при сравнительно низкой интенсивности излучения, превосходно проходит сквозь туман в плохих погодных условиях.

Указанная специфика делает возможным создание на основе описанных приборов множества сигнальных установок.

Часть приведённых выше недостатков удаётся устранить применением электронных балластов инверторного типа.

Этим снижается энергопотребление, по причине отсутствия пускового дросселя коэффициент мощности достигает 0,95. Разумеется, масса электронного балласта невелика.

Это известно человеку, знающему о преимуществах светодиодных и разрядных ламп с эдисоновской резьбой Е27. Вся электроника здесь умещается в цоколе.

Колба ламп низкого давления обычно цилиндрическая. У изделий высокого давления – иногда грибовидная с внутренним отражателем или эллипсоидная.

В последнем случае спектры свечения градируются по мощности: для её средних величин давление в колбе максимальное, объясняя упомянутое деление. На спектральные характеристики влияет сетевое напряжение (если не используется электронный балласт).

Критичен срок службы и к амплитуде: увеличение или снижение вольтажа лишь на 5% приводит к резкому старению изделия.

Для рядовых потребителей представляют интерес лампы с улучшенной цветопередачей. Соответствующий коэффициент изделий достигает 83, что признано прекрасным показателем.

К примеру, для светодиодных лампочек типичными значениями считаются 70 и более. Последние массово применяются в быту, мало отыщется желающих на такие параметры жаловаться.

А учитывая экономичность натриевых лампочек, полагаем, приборы станут достойным конкурентом для прочих семейств осветительных приборов.

Работа лампы

Принцип действия натриевых ламп

В герметичной колбе создаются условия для испарения натрия. Для получения света используют D-линии на волнах 589 и 589,6 нм. Натриевые лампы бывают высокого и низкого давления. Согласно общепринятой классификации это, соответственно, от 30000 до 1 млн. Па и от 0,1 до 10000 Па. Такое положение дело возникло на основе долгих исследований специфики разряда.

Установлено, что максимум светоотдачи отмечается при давлениях 0,2 и 10000 Па.

Первые натриевые лампы, созданные в 1931 году Марселло Пирани, функционируют на первом экстремуме функции в пределах указанного интервала при плотности тока 0,1 – 0,5 А на квадратный сантиметр.

Наиболее благоприятные условия для излучения света достигаются при температурах жидкой фазы в интервале 270 – 300 градусов Цельсия (температура цоколя, по крайней мере, вдвое ниже). Лампы, работающие при давлении 0,2 Па, эффективнее.

Лишь алюминиевая керамика сумела выдержать натиск агрессивной среды при температурах выше 1000 градусов (1300 – 1400 градусов Цельсия).

Искусственные материалы дали человечеству немало, о чем косвенно упоминалось в обзоре по теме Электрических цепей.

Натриевые лампы низкого давления

Лампы низкого давления чрезвычайно эффективны. Указанные выше длины волн становятся доминирующими, но далеко не единственными в спектре свечения. У ламп низкого давления большинство линий лежит в области чувствительности глаза. Это значит, свет максимально ярок. Иными словами лампы низкого давления обладают привлекательным КПД.

У лабораторных моделей коэффициент полезного действия достигает 50-60%. В результате световая отдача поднимается до 400 лм/Вт (теоретический предел для современного уровня технологии составляет 500 лм/Вт).

Для сравнения. Светодиодная лампочка EKF мощностью 9 Вт (аналог нити накала мощностью 75 Вт) отдаёт поток 830 лм. Цифра считается хорошим показателем энергосбережения. Хотя световая отдача, нетрудно догадаться, составляет «лишь» 92 лм/Вт. Становится понятно, сколь эффективны натриевые лампы низкого давления, изобретённые давно, в 1931 году.

На практике приходится идти на жертвы (на лампочки Philips по-прежнему хороши и достигают световой отдачи в 133-178 лм/Вт).

Температура колбы поднимается до необходимых 270-300 градусов Цельсия за счёт специальных мер по теплоизоляции (превышением радиуса колбы над максимально эффективным) и некоторого увеличения рабочего тока до оптимального.

Как результат, КПД реальных изделий, выпущенных для массовой продажи, не достигает указанных выше границ. Но остаётся повышенным, чтобы натриевые лампочки назвали энергосберегающими.

Теплоизоляцию иногда дополняют и иными мерами. Отражающая рубашка из полупроводниковых материалов пропускает наружу полезное излучение жёлтого цвета, но отражает внутрь инфракрасное. Температура внутри дополнительно повышается. Но конструкция натриевой лампы сложнее.

Розжиг дуги облегчается добавлением некоторого количества неона и аргона. Этим сильно снижается напряжение, развиваемое драйвером. По причине наличия примесей стекло колбы не поглощает аргон.

Радиус лампы берётся чуть больше оптимального и составляет 15-25 мм. Оксидный катод обычно бифилярный или сиптерированный (спечённый из порошка).

В качестве материала используется вольфрам, активированный щелочными (щёлочноземельными) металлами.

Лампа низкого давления

Натриевые лампы высокого давления

В газовую смесь, помимо натриевых, добавляют пары ртути и снижающего напряжение розжига (до 2-4 кВ) ксенона. Давление в колбе находится в пределах от 4 до 14 кПа.

Несложно заметить, что, согласно общей классификации разрядных ламп, указанный диапазон относится к низкому давлению.Для натриевых ламп выше 14 кПа указанный параметр не поднимается.

Диапазон 4 – 14 кПа выносится в разряд сильного давления.

Максимум эффективности лежит в районе 10 кПа. Парциальное давление натриевых паров составляет десятую или двадцатую долю от общего. Прочее приходится на ртуть и ксенон. Давление последнего (в холодном виде) составляет 2,6 кПа. Если для снижения напряжения розжига применять смесь неона и аргона, световая отдача натриевой лампы снижается на четверть.

Индекс цветопередачи (максимален при 2500 К) возможно повысить увеличением парциального давления паров натрия и диаметра колбы. Одновременно почти вдвое снижается световая отдача, уменьшается срок службы. Происходит повышение цветовой температуры.

Ввиду описанных выше негативных результатов на такие меры идут редко.

В качестве материала колбы используется алюминиевая керамика. Обычное силикатное стекло непригодно, пары натрия под действием немалой температуры вступают тогда в химическую реакцию.

Образуемые соединения устойчивы, и колба ощутимо чернеет уже через несколько минут после начала работы изделия.

Изменения необратимы, под действием сильного давления присутствует вероятность полного разрушения стекла.

Поликристаллическая керамика и трубчатый монокристалл при толщинах стенки от 0,5 до 1 мм одинаково устойчивы к действию агрессивной среды до температуры 1600 К, с некоторым запасом относительно оптимальной точки. Керамика обнаруживает достойный коэффициент пропускания излучения в видимом диапазоне, занимающий 30% потребляемой натриевой лампой энергии.

Запредельные температуры требуют специальной конструкции вводов. Изготавливаемые из ниобия с малой (1%) примесью циркония они герметизируются на входе в колбу особым стеклоцементом (способным выдержать указанные агрессивные условия). Столь изощрённый по составу сплав выбран неспроста.

Конструкторы изыскали материал, коэффициент теплового расширения которого близок к керамике. В результате удаётся избежать деформаций на стыках и швах. Та же идея используется в металлических оконных рамах. Известно, что коэффициент теплового расширения алюминия близок к значениям стекла.

Для повторного розжига дуги газ остывает, отнимая 2-3 мин. Чтобы не превысить рабочих температур, требуется исключить отражение излучения на колбу.

В противном случае натриевая лампа выходит из строя от перегрева.

Источник: https://VashTehnik.ru/enciklopediya/natrievye-lampy.html

Натриевая лампа и её особенности

Натриевые лампы считаются наиболее популярным источником света для освещения большого пространства. Это связано с тем, что лампы имеет высокую эффективность, длительный срок службы и неприхотливость к окружающей среде. Их можно наблюдать на большинстве уличных светильниках, характерное отличие – это желтый свет. Также натриевые лампы высокого давления имеют высокое соотношение цена—качество.

Принцип работы натриевых ламп

Во внешнем баллоне натриевых ламп располагается горелка, имеющая вид трубки, которая сделана из алюминиевой керамики и наполнена разреженным газом. В газе, промеж двух электродов, происходить создание электрической дуги. К горелке подаётся ртуть и натрий, а чтобы ограничивать ток подключается балласт.

Чтобы зажглась не разогретая натриевая лампа – напряжения сети будет мало. Для этого в работе присутствует импульсно зажигающее устройство, иначе говоря «ИЗУ».

При включении лампы с помощью ИЗУ начинают генерироваться импульсы напряжения, которые составляют порядка нескольких тысяч вольт и позволяют создать дугу.

Главный излучающий поток генерируют натриевые ионы, так как их свечение имеет явную желтую окраску.

Разогревание горелки происходит до 1300 градусов, из внешнего баллона выкачан воздух. Температура лампы всегда будет выше 100 градусов, даже у самых слабых моделей. По включению вся энергия тратится на то, чтобы разогреть горелку, соответственно выдавая слабый свет. В течение 15 минут световой поток выходит на максимальный уровень светоотдачи.

Классификация натриевых ламп

Существует два типа натриевых ламп:

• Низкого давления (НЛНД) – данный тип не нашел столь широкой области применения, в отличие от своего собрата. Однако натриевые лампы низкого давления являются более экономичными и показывают высокие показатели надёжности. Сохраняют свою светоотдачу в течение длительного времени с сохранением эффективного расхода электроэнергии. Главный их минус в том, что они не способны передавать достаточный спектр света, так как под таким светом сложно понять истинный цвет предмета. Это не только меняет истинные цвета предметов, но и способно в целом искажать дизайн помещения. В данный момент нигде не используются. Они были заменены газоразрядными источниками света.
• Высокого давления (НЛВД) – широко применяются во многих производственных помещениях, спортивных залах, транспортных магистралях, парках и т д. Издаваемый свет не искажает цвета предметов, тем самым подходит для использования внутри помещений и снаружи. Успешно применяются в прогрессивном садоводстве, потому как обеспечивают круглогодичный сбор урожая. Данный тип нельзя часто включать и отключать, так как это уменьшает их срок службы. Минимальное время между выключением и включением должно составлять не менее 3 минут.

НЛВД имеют следующие разновидности:

1. ДНаТ – дуговые натриевые источники света, выдающие мощное световое излучение.
2. ДНаЗ – имеет зеркальный отражающий слой на внутренней поверхности колбы. Выступает как встроенный отражатель, который способен увеличивать эффективность свечения. Считаются недостаточно мощными, если сравнивать с ДНаТ.
3. ДРИ и ДРИЗ – имеют оптимальный спектр для растений, имеют длительный срок службы и высокий КПД. Главный минус в высокой стоимости и индивидуальных комплектующих.

Преимущества натриевых ламп

Натриевые источники света имеют следующие преимущества:

• Срок службы до 25 000 часов;
• Обладают светоотдачей до 130 лмВт, падение происходит на 20% лишь в конце службы;
• Выдают свет комфортный для глаз;
• Подходят для большинства целей;
• Подходят для растениеводства.

Также они имеют свои недостатки:

1. Подключение и установка лампы сложна для новичков;
2. Для подключения в сеть требуется дополнительное оборудование ИЗУ и ПРА;
3. Длительное время разогрева;
4. Сильно нагреваются;
5. Во время работы издают звук;
6. Достаточно взрывоопасны. Нельзя допускать попадания капель воды, жира и следов от пальцев, пыли.

Натриевые лампы в садоводстве

Использование их в садоводстве связано с тем, что их спектр наиболее близок к солнечному свету. За счёт своего выделения тепла, натриевые лампы для растений могут без проблем поддерживать температуру в небольших теплицах без отопления, даже в холодное время года.

Наиболее используемыми для этих целей являются натриевые светильники днат, которые завоевали свою устойчивую позицию даже за границей. Уже давно дуговые натриевые лампы считаются наиболее выгодным освещением для теплиц.

Из-за того, что в натриевых источниках света отсутствует ультрафиолетовое излучение, они как нельзя лучше подходят для периода цветения. На вегетативном периоде их чередуют с другими источниками света.

Установка

Лучше всего использовать натриевые лампы высокого давления в специальных закрытых светильниках. Это связано с тем, что внутрь светильника можно уместить все комплектующие лампы. Не имеет разницы, в каком положении будет находиться лампочка, однако наиболее эффективная светоотдача достигается при горизонтальном положении. Исключением будут только натриевые лампы ДНаЗ.

Безопасность

Когда светильник собран самостоятельно, то требуется проверять, правильно ли соблюдена схема для его подключения. Как правило, на балласте нарисована схема как подключить.

ИЗУ должен быть подключенный к цоколю как можно ближе, а максимально допустимой длиной является 1.5 м. Длина провода, соединяющего балласт с лампой должна быть не более метра.

При любой непонятной ситуации следует проконсультироваться с продавцом или электриком, в противном случае может возникнуть вероятность пожара.

Строго запрещено трогать лампу руками, так как вы можете получить ожог.

При использовании нлвд в теплицах или комнатных оранжереях следует организовать активное охлаждение, так как даже самые слабые натриевые лампы высокого давления разогреваются до температуры свыше 100 градусов. Для охлаждения используется водяное или воздушное охлаждение.

Вывод

Это отличный источник света, который много лет лидировал и не имел альтернатив. С большей доступностью светодиодов начали происходить споры, на тему эффективности того или иного источника освещения. Однако невзирая на мизерное превосходство в эффективности светодиодов, они имеют цену в несколько раз дороже комплекта для натриевого освещения.

Видео про натриевые лампы

Установка и особенности точечных светильников

Источник: https://amperof.ru/osveshenie/lampy/natrievaya-lampa-i-eyo-osobennosti.html

Натриевые лампы. Виды и устройство. Работа и применение

Натриевые лампы – это электрические осветительные приборы, излучающие красную зону светового спектра (жёлто-оранжевый свет). Свет, практически имитирующий природный, получается благодаря газовому разряду, находящемуся в парах натрия. Из-за преобладающего резонансного излучения натрия и выходит такой цвет. Различают два типа НЛ – это лампы низкого (НЛНД) и высокого давления (НЛВД).

Натриевые лампы

НЛВД – это лампы высокого давления, являющиеся одним из типов натриевых ламп. Этот электрический источник света относится к газоразрядным лампам.

1 — Резьбовой цоколь 2 — Геттер 3 — Вакуум 4 — Цилиндрическая колба 5 — Изолирующая пробка 6 — Электрод 7 — Керамическая дуговая лампа

8 — Спай дуговой лампы

Главные компоненты устройства:

• Цилиндрическая колба. Внешняя колба выполнена из термостекла. Далее её обрабатывают путём вакуумирования и после чего дегазируют. Благодаря такой тщательной обработке, колба поддерживает стабильную температуру при работе разрядной трубки и защищает токовые вводы от влияния атмосферных газов. Новинки среди НЛ могут иметь колбу другой формы, а также не одну, а две горелки.
• Горелка. Для производства разрядной трубки с токоотводами используют оксид алюминия АI203. Трубка наполняется буферными газами и сплавом с ртутью (амальгамой натрия). Для улучшения цветового диапазона, в горелку нередко добавляют ксенон. Некоторые горелки НЛ ртутью не наполняются. Горелку помещают внутри огнестойкой колбы.

Много специалистов разных производств работают над улучшением показателей цветопередачи в натриевых лампах.

Для этого применяются разные методы:

• Повышение компрессии паров натрия.
• Увеличение диаметра горелки.
• Введение излучающих добавок.
• Питание НЛ импульсным током с высокой частотностью.
• Нанесение на колбу интерференционного покрытия и люминофоров.

Ныне ведущие фирмы выпускают качественные НЛ с усовершенствованными цветопередающими свойствами.

Принцип работы НЛ

Принцип действия НЛ основан на дуговых разрядах, которые создают излучение. Пары натрия формируют газоразрядную среду в лампе и светятся цветами красного спектра (жёлтый, оранжевый, красный).

Запуск лампы и регулировка в нём тока, требует пускорегулирующую аппаратуру (ПРА), подключаемую к сети переменного тока с напряжением 220 В и частотой 50 Гц.

При обычном аппарате не обойтись без импульсного зажигающего устройства (ИЗУ). Сейчас существуют лампы, которые используют пускорегулирующий аппарат электронный (ЭПРА), который не нуждается в ИЗУ.

 ЭПРА помимо того, что он не требует ИЗУ, обладает и другими достоинствами.

Плюсы, которые даёт ЭПРА:

• Снижает на 30% эелектропотребление.
• Стабилизирует мощность.
• Исключает наличие эффекта мерцания.
• Увеличивает светоотдачу.
• Повышает частоту тока.
• Увеличивает срок эксплуатации НЛВД.

Разгораются натриевые лампы около 3-5 минут. В начале эксплуатации НЛ излучают желтоватый или оранжевый цвет, но когда срок службы лампы подходит к концу, цвет освещения начинает варьироваться от тёмных оттенков оранжевого до красного

Применение НЛ

Как и все натриевые лампы обеспечивают монохромное излучение. Подобное их специфическое свойство сужает сферу применения натриевых источников света высокого давления.

Они имеют неудовлетворительную цветопередачу, но довольно высокую светоотдачу, поэтому их чаще используют для уличного, утилитарного и декоративного освещения. Т.е.

в тех местах, где важны больше экономические показатели, чем достоверное воспроизведение цвета.

Чаще НЛ используют в освещении дорог, парков, скверов, торговых центров и т.п. Реже эти лампы применяют для подсветки архитектурных композиций.

Виды НЛ и их маркировка

НЛВД отличаются мощностью и конструкцией. Они бывают низкой и высокой мощности, также их производят в 4-х разных вариантах, ещё выпускают натриевые безртутные лампы

Варианты исполнения НЛ:

• Лампа, имеющая стеклянную или кварцевую колбу в форме цилиндра и два цоколя.
• Лампа с прозрачной цилиндрической колбой и винтовым цоколем (резьбовым).
• НЛВД с матовой или прозрачной колбой эллипсовидной формы и винтовым цоколем.
• С вмонтированным отражателем, колба которой имеет специфическую форму.

Таким образом, выделяют следующие типы натриевых источников света:

• ДНаТ. Дуговые натриевые трубчатые лампы выполнены в цилиндрической колбе. У ламп типа ДНаТ наибольший КПД, их можно отнести к наиболее экономичным источникам света. Выпускаются они разной мощности и обеспечивают контрастную видимость различных объектов при любых погодных условиях.

 

Какие объекты освещают лампами ДНаТ:

— туннели; — промышленные зоны; — аэродромы и вокзалы; — улицы и транспортные магистрали; — теплицы; — клумбы и т.п.

• ДНаЗ. Эти лампы производятся в колбе эллипсоидной формы с внутренним зеркальным покрытием.

 

Особенности ДНаЗ:

— зеркальная алюминиевая плёнка, используемая в качестве внутреннего покрытия колбы, герметично изолированная от окружающей среды; — вращающийся цоколь; — КПД не ниже 95%; — долговечность отражающих свойств; — не нуждается в чистке; — повышенная освещённость. Срок службы и высокая производительность ДНаЗ обеспечены зеркальным слоем, так как благодаря этому, излучаемый свет в рабочем режиме прибора, не попадает на горелку.

Натриевые зеркальные лампы бывают разных модификаций. Они обеспечивают отменный рост растений, поэтому их широко эксплуатируют при выращивании декоративных и овощных растений.

• ДНаС. Натриевые спектральные лампы со светорассеивающей колбой эллиптической формы. В качестве внутреннего покрытия использован слой светорассеивающего пигмента, благодаря этому их можно применять в осветительных приборах, предназначенных для ламп ДРЛ (газоразрядных ртутных ламп). Для облегчённого зажигания, разрядные трубки ДНаС заполнены вместо ксенона смесью Пеннинга.

 

Применяется в следующих отраслях:

— химии; — лабораторной и медицинской технике; — спектроскопии; — поляриметрии и т.п.

• ДНаМТ. Это дуговые натриевые лампы, выпущенные в матовой колбе.

Натриевая лампа с высокой мощностью (от 100 Вт) оборудованы цоколем Е40. Цоколем лампочек с мощностью ниже 70 ВТ – Е27. НЛВД, выпущенные иностранными производителями, имеют разную маркировку. Каждая фирма маркирует лампы по-своему. Отечественные производители стараются придерживаться единства в маркировке этих лампочек.

Выделяют 4 вида натриевых ламп, которые принято обозначать: ДНаТ, ДНаС, ДНаЗ, ДНаМТ, — при этом первые три буквы «ДНа» значат, что лампа дуговая натриевая, Т- трубчатая, С – спектральная, З – зеркальная, МТ – матовая колба. После букв могут стоять разные цифры, указывающие на мощность и конструктивные особенности.

Достоинства и недостатки НЛ

Достоинства НЛВД:

• Высокая светоотдача.
• Наличие теплового излучения.
• Долговечность.
• Световой поток практически не изменяется на протяжении всей службы лампы.
• Высокий КПД.
• Температурная рабочая среда -60 …+40°С.
• Экономичность.

Недостатки НЛВД:

• По окончании службы лампы, её цветовой диапазон сменивается.
• Ртутные НЛВД нельзя назвать безопасными лампами.
• Их нельзя применять в сетях, в которых напряжение отличается от номинального на 5-10% или происходят постоянные скачки.
• Эффективность свечения снижается в мороз.
• Зажигание лампы и стабилизация её свечения занимает до 7 минут.

Учитывая особенности НЛ, оптимальным вариантом для их эксплуатации являются случаи, требующие экономичный и мощный источник света и не нуждающиеся в безошибочной цветопередаче.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektroobustrojstvo/osveshhenie/natrievye-lampy/